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基于15N示踪技术的干旱区滴灌葡萄氮素利用分析

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核农学报 2020年第11期34卷 2551-2560页

作者：李鑫鑫刘洪光林恩石河子大学水利建筑工程学院/现代节水灌溉兵团重点实验室新疆石河子832000

为研究水氮调控对干旱区滴灌葡萄氮素吸收利用的影响,以新疆鲜食葡萄弗雷为试验材料,利用15N示踪技术,设置2种灌水处理(灌水量为4950、5400 m^3·hm^-2,分别记作W1、W2),3种施氮处理(施氮量为177、235、292 kg·hm^-2,分别记作F1、F2、... 详细信息

为研究水氮调控对干旱区滴灌葡萄氮素吸收利用的影响,以新疆鲜食葡萄弗雷为试验材料,利用15N示踪技术,设置2种灌水处理(灌水量为4950、5400 m^3·hm^-2,分别记作W1、W2),3种施氮处理(施氮量为177、235、292 kg·hm^-2,分别记作F1、F2、F3)进行大田试验。结果表明,各处理土壤全氮含量和15n丰度差异极显著(P15n标记氮肥利用率和15n标记氮肥偏生产力最高,分别为38.36%和114.20 kg·kg^-1,W2F2的产量最高,为20253 kg·hm^-2,但与W2F1差异不显著。表明水氮投入过多会引起茎秆和叶片器官徒长且不利于提高15n标记氮肥利用率。综上所述,灌水量5400 m3·hm^-2、施氮量177 kg·hm^-2(W2F1)是兼顾经济效益与生态效应的可行水氮运筹模式。本研究结果为干旱区滴灌葡萄高产高效种植提供了参考。

关键词：滴灌葡萄水氮调控 15N示踪技术氮素利用

应用15N示踪技术研究控释尿素在稻田中的去向及利用率

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中国农业科学 2018年第20期51卷 3961-3971页

作者：李鹏飞李小坤侯文峰任涛丛日环杜昌文邢烈火王少华鲁剑巍华中农业大学资源与环境学院/农业部长江中下游耕地保育重点实验室/华中农业大学微量元素研究中心中国科学院南京土壤研究所/土壤与农业可持续发展国家重点实验室湖北省武穴市农业局

【目的】在氮、磷、钾肥合理供应下,比较控释尿素和普通尿素中氮素在土壤-植物系统中的转化特点,挖掘控释尿素氮肥利用潜力和减少氮素损失的作用,定量研究控释尿素在稻田的去向和利用率,为高效施用控释肥料提供依据。【方法】通过田间... 详细信息

【目的】在氮、磷、钾肥合理供应下,比较控释尿素和普通尿素中氮素在土壤-植物系统中的转化特点,挖掘控释尿素氮肥利用潜力和减少氮素损失的作用,定量研究控释尿素在稻田的去向和利用率,为高效施用控释肥料提供依据。【方法】通过田间微区试验,设置不施氮肥(CK)、n标记的粉末状普通尿素(U)和控释尿素(CRU)3个处理,研究不同生育时期水稻对肥料氮的吸收、分配和转运及肥料氮在稻田的去向和利用率。【结果】随生育期的推进,水稻植株茎和鞘的干物质量及n积累量逐渐增加,开花期达到最大值。开花期,与U处理相比,CRU处理水稻植株茎的干物质量提高13.8%,鞘的干物质量无明显变化,茎和鞘的n积累量分别提高62.5%和25.5%,随后由于营养器官干物质和n向籽粒的不断转移而降低。随着叶片的衰老脱落,叶的干物质量及n积累量从抽穗期开始逐渐下降,成熟期达到最小值。而穗的干物质量及n积累量从孕穗期开始不断增加,到成熟期达到最大值。成熟期,与U处理相比,CRU处理水稻茎、鞘、穗和地上部的干物质量及n积累量分别增加17.3%、13.2%、3.5%、3.7%和25.0%、20.0%、15.8%、13.3%,叶的干物质量及n积累量分别降低14.6%和15.2%。开花期到成熟期,CRU处理的水稻干物质及n转运量、转运率、对籽粒的贡献率分别为286.78 g·m、32.3%、30.8%和2.69 g·m、67.2%、83.8%,与U处理相比略有增加,但统计上差异不显著。但灌浆期到成熟期,CRU处理养分供应充足,促进了水稻籽粒的灌浆速率,促进了籽粒中干物质的积累及氮素的同化和营养器官中养分向籽粒的迅速转运。等氮量下,与U处理相比,CRU处理水稻产量和植株吸氮量略有增加,但差异不显著;施用CRU提高水稻植株n吸收量13.3%,提高水稻n利用率3.2个百分点,增加水稻植株氮素来自n肥料的百分比(ndff)2.9个百分点,增加n土壤残留率0.9个百分点,提高n总回收率4.0个百分点,减少n损失率4.0个百分点。无论施用控释尿素还是普通尿素,土壤氮素均是水稻生长发育所需氮素的主要来源,水稻生育期吸收氮素来自土壤的氮素约占70%以上。肥料氮在土壤中的残留量随土层深度的增加而显著下降,水稻收获后,肥料n主要残留在0—20 cm土层中,约占总残留量的78%。其次是20—40 cm和40—60 cm土层,这两层土壤中肥料n残留量相近,约占总残留量的19%左右。而在60 cm土层以下,仍有微量的肥料n残留,占总残留量的4%以下。【结论】施用控释尿素可以增加水稻各生育期的干物质量和氮素吸收量,增加花后(尤其是灌浆期到成熟期)干物质和氮素的转运,在稳产的情况下,既提高了肥料氮利用率,也减少了肥料氮的损失。

关键词：控释尿素 15N示踪技术氮素去向氮肥利用率稻田

基于15N示踪技术研究秸秆还田对玉米养分吸收及土壤养分变化的影响

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基于15N示踪技术研究秸秆还田对玉米养分吸收及土壤养分变化的影响

作者：张德伟黑龙江八一农垦大学

学位级别：硕士

本试验针对东北丰富的秸秆资源,避免不合理利用所导致的资源浪费及环境污染的现状,在黑龙江半干旱地区石灰性黑钙土上进行秸秆还田试验,采用n示踪技术,选取“先玉335”为供试品种。试验采用田间小区试验,设置5个处理,CK处理:不施氮肥;A... 详细信息

本试验针对东北丰富的秸秆资源,避免不合理利用所导致的资源浪费及环境污染的现状,在黑龙江半干旱地区石灰性黑钙土上进行秸秆还田试验,采用n示踪技术,选取“先玉335”为供试品种。试验采用田间小区试验,设置5个处理,CK处理:不施氮肥;A处理:基肥n占50%(n标记尿素)+追肥n占50%(n标记尿素)-(A1);基肥n占50%(普通尿素)+追肥n占50%(n标记尿素)-(A2);C处理(秸秆还田):基肥n占50%(n标记尿素)+追肥n占50%(n标记尿素)-(C1);基肥n占50%(普通尿素)+追肥n占50%(n标记尿素)-(C2)。通过测定玉米品质、叶片SPAD、产量、不同生育时期农艺性状、干物质积累量、各器官养分吸收分配、土壤养分含量和土壤酶活性,研究氮肥吸收利用效率,以期为黑龙江西部半干旱地区秸秆还田提供理论依据和优化氮肥管理提供理论支撑。研究结果如下:1.秸秆还田条件下,与未秸秆还田相比,玉米籽粒粗脂肪和淀粉含量分别提高9.14%和14.69%;玉米叶片SPAD值除吐丝期降低外,其余生育期均无显著差异;于大喇叭口期至灌浆期,玉米株高提高1.87%～10.62%,对玉米茎粗无明显影响;拔节期至吐丝期,玉米干物质积累量提高4.38%～39.95%,灌浆期至成熟期,干物质积累量降低4.66%～8.49%;产量显著降低5.98%。2.秸秆还田后,与未秸秆还田相比,拔节期氮肥积累量提高27.70%,大喇叭口期和成熟期氮素积累量降低4.05%和5.37%,其余生育期无明显影响;拔节期至吐丝期,磷素积累量提高4.46%～43.86%,灌浆期至成熟期磷素积累量降低3.73%～11.55%;拔节期至吐丝期,钾素积累量提高7.80%～64.05%,灌浆期至成熟期,钾素积累量降低4.02%～10.50%。3.当地常规施肥条件下,利用示踪法计算氮素利用率为25.10%,其中,基肥氮素利用率为7.94%,追肥氮素利用率为42.21%;采用差减法计算氮素利用率为66.03%,基肥利用率为20.86%。秸秆定量还田条件下,利用示踪法计算氮素利用率为28.41%,其中,基肥氮素利用率为10.04%,追肥氮素利用率为46.73%;采用差减法氮素利用率为55.76%,基肥利用率为38.01%。4.秸秆定量还田条件下,与未秸秆还田相比,0～20cm土层脲酶活性于拔节期和成熟期分别提高5.00%和13.64%;碱性磷酸酶活性无明显影响;蔗糖酶活性于拔节期和成熟期分别提高22.23%和7.66%;过氧化氢酶活性于大喇叭口期和成熟期分别提高2.15%和2.15%。20～40cm土层,脲酶活性于吐丝期至成熟期提高11.94%～23.64%;碱性磷酸酶活性于大喇叭口期提高7.41%;蔗糖酶活性于拔节期至吐丝期提高6.80%～25.81%;过氧化氢酶活性于拔节期提高2.33%。5.秸秆定量还田条件下,与未秸秆还田相比,0～20cm土层碱解氮含量于拔节期、大喇叭口期和成熟期分别提高4.21%、6.52%和7.64%;速效磷含量于拔节期提高9.56%;速效钾含量于拔节期和成熟期分别提高9.05%和15.15%。20～40cm土层碱解氮含量于整个生育期提高4.06%～4.76%;速效磷含量于拔节期至大喇叭口期提高10.54%～13.30%。

关键词：玉米秸秆还田 15N示踪技术产量氮素利用率土壤养分

利用^(15)n示踪技术研究8种禾本科牧草对氮肥的吸收和转化效率

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核农学报 2014年第9期28卷 1677-1684页

作者：黄秀声钟珍梅黄勤楼冯德庆陈钟佃王明光福建省农业科学院农业生态研究所福建福州350013 福建省丘陵地区循环农业工程技术研究中心福建福州350013 福建省农业科学院畜牧兽医研究所福建福州350013 台湾大学农化系和生命科学系台湾台北10617

研究牧草对肥料氮素的吸收及动物转化效率所表现的基因型差异,对指导优良牧草品种的筛选具有重要意义。本研究采用15n同位素示踪方法,通过盆栽试验测定了杂交狼尾草、热研3号俯仰臂形草、热研8号坚尼草、热研11号黑籽雀稗、墨西哥玉米... 详细信息

研究牧草对肥料氮素的吸收及动物转化效率所表现的基因型差异,对指导优良牧草品种的筛选具有重要意义。本研究采用15n同位素示踪方法,通过盆栽试验测定了杂交狼尾草、热研3号俯仰臂形草、热研8号坚尼草、热研11号黑籽雀稗、墨西哥玉米、苏丹草、黑麦草、高羊茅8种禾本科牧草对氮肥的利用效率,并利用15n标记牧草饲喂小白鼠,测定动物对牧草的消化吸收率。结果表明:8种牧草15n肥料利用率为5.197%~29.340%,其中以杂交狼尾草的氮肥利用效率最高;小白鼠对15n标记牧草的消化率为27.67%~68.20%,消化率依次为黑麦草>苏丹草>墨西哥玉米>杂交狼尾草>俯仰臂形草>坚尼草>高羊茅>黑籽雀稗;鼠体对牧草15n的回收率为22.62%~43.90%,表明牧草对氮肥的吸收与转化效率存在明显的基因型差异。综合评价认为,6种夏季牧草品种中,以杂交狼尾草和热研3号俯仰臂形草的15n转化效果较好,冬季牧草品种黑麦草则优于高羊茅。

关键词：禾本科牧草 15N示踪技术氮肥利用氮素转化效率

基于^(15)n示踪技术的植物-土壤系统氮循环研究进展

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热带亚热带植物学报 2013年第5期21卷 479-488页

作者：汪庆兵张建锋陈光才中国林业科学研究院亚热带林业研究所浙江富阳311400

同位素示踪技术是指外源添加与生物体内的元素或物质完全共同运行的示踪物,用来指示生物体内某元素或物质变化过程的一种方法。利用氮稳定同位素示踪技术,能从本质上揭示生态学过程发生的机理,从而成为生态学科研工作十分重要的工具之... 详细信息

同位素示踪技术是指外源添加与生物体内的元素或物质完全共同运行的示踪物,用来指示生物体内某元素或物质变化过程的一种方法。利用氮稳定同位素示踪技术,能从本质上揭示生态学过程发生的机理,从而成为生态学科研工作十分重要的工具之一。对近年来15N示踪技术应用于土壤氮素固定、植物氮素营养和植物-土壤系统氮迁移的研究进展进行了综述,并对稳定氮同位素技术在解决相关生态学难题可能的前景和不足方面进行了展望。

关键词： 15N示踪技术植物-土壤系统氮循环研究进展

利用(15)n示踪技术研究尿素在人工瘤胃中的代谢

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核农学报 2011年第2期25卷 317-324页

作者：高占锋王红云付才黄志国吕林刘彬赵广永罗绪刚中国农业科学院畜牧研究所矿物元素营养研究室动物营养学国家重点实验室北京100193 河北省农林科学院遗传生理研究所河北石家庄050051 中国农业大学动物科技学院北京100193

通过人工瘤胃短期发酵,采用4×2析因完全随机试验设计,利用15 n标记尿素代替日粮粗蛋白的0%、10%、20%、40%,分别发酵24和48h,研究日粮不同尿素添加量对瘤胃发酵参数的影响及其在瘤胃中的代谢。结果表明:不同尿素添加量和发酵时间对瘤... 详细信息

通过人工瘤胃短期发酵,采用4×2析因完全随机试验设计,利用15 n标记尿素代替日粮粗蛋白的0%、10%、20%、40%,分别发酵24和48h,研究日粮不同尿素添加量对瘤胃发酵参数的影响及其在瘤胃中的代谢。结果表明:不同尿素添加量和发酵时间对瘤胃pH影响不显著(P>0.05),添加尿素处理的瘤胃液氨态氮浓度在发酵48h时显著高于发酵24h;尿素添加量和发酵时间对颗粒相和液相微生物的含氮量影响不显著(P>0.05);瘤胃食糜各相中的尿素氮与日粮尿素添加量呈显著的正线性相关关系(P未消化饲料(27.83%～37.56%)>液相微生物(7.99%～10.18%)>颗粒相微生物(4.5%～6.17%),尿素添加量和发酵时间不改变尿素氮在瘤胃食糜的发展趋势。

关键词： 15N示踪技术尿素微生物蛋白非蛋白氮

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两个菠萝品种对不同形态氮素的获取策略

中国生态农业学报（中英文） 2023年第6期31卷 895-903页

作者：陈晓慧许秀玉付立勇潘艳菊冯莹蔡志全佛山科学技术学院园艺系佛山528000 广东省林业科学研究院广州510173 广东省森林资源保育中心广州510173

氮是与菠萝产量关系密切的大量营养元素之一。本试验分别在4月和9月两个生长季节,选择了广东省徐闻县田间生长的‘巴厘’和‘台农17’两个菠萝品种不同年龄的植株为研究对象,测定了不同年龄植株的形态、生理和生长特征,并利用稳定性同位... 详细信息

氮是与菠萝产量关系密切的大量营养元素之一。本试验分别在4月和9月两个生长季节,选择了广东省徐闻县田间生长的‘巴厘’和‘台农17’两个菠萝品种不同年龄的植株为研究对象,测定了不同年龄植株的形态、生理和生长特征,并利用稳定性同位素15N示踪技术分析了菠萝对3种形态氮素[铵态氮、硝态氮和氨基酸态氮(甘氨酸)]的获取策略,以探讨菠萝吸收氮素的偏好。结果表明,在4月份果实收获期,与‘巴厘’相比,‘台农17’菠萝的产量(单个鲜果重)和根生物量较低,但其植株高度、单株生物量、叶片n、K含量和比叶面积无显著差异,叶片碳稳定性同位素(δ^(13)C)和P含量较高。在4月和9月,两菠萝品种间对不同形态的氮素吸收均有显著差异。总体而言,‘台农17’比‘巴厘’的氮吸收能力强(P<0.05)。‘台农17’菠萝较强的氮吸收能力和水分利用效率更有助于将其分配到地上以促进光合作用,从而维持其植株在较短生命周期内的生长。两菠萝品种都偏好吸收铵态氮(36.8%~64.6%),其次是甘氨酸(23.2%~47.1%),对硝态氮吸收速率最低(9.1%~31.5%)。处于营养生长阶段的菠萝植株(5~8个月)比果实收获时期的氮吸收速率高。随着年龄的增长,铵态氮贡献率逐渐增大,而甘氨酸贡献率逐渐降低。不同季节和年龄条件下,不同形态氮素的吸收速率与土壤氮含量和其他所测得植物性状的相关性不显著。总之,本研究首次证实田间菠萝的根系具有较强直接吸收利用有机氮的能力,菠萝的品种和生长阶段都是影响氮素获取策略的重要因素。

关键词：菠萝氮吸收偏好 15N示踪技术氮素获取策略氮素形态

不同产量水平麦田土壤氮素供应和氮肥利用差异研究

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不同产量水平麦田土壤氮素供应和氮肥利用差异研究

作者：江继顺山东农业大学

学位级别：硕士

针对黄淮海平原小麦生产中产量差异大和氮素利用率不高的问题,研究不同产量水平麦田土壤氮素转化和供应特征的差异,为提高小麦产量和氮肥利用率,减少氮肥损失提供技术支撑。本试验于2021-2022年小麦生长季在山东省济宁市兖州区小孟镇史... 详细信息

针对黄淮海平原小麦生产中产量差异大和氮素利用率不高的问题,研究不同产量水平麦田土壤氮素转化和供应特征的差异,为提高小麦产量和氮肥利用率,减少氮肥损失提供技术支撑。本试验于2021-2022年小麦生长季在山东省济宁市兖州区小孟镇史家王子村进行,供试品种为高产小麦品种烟农1212。选择三个产量水平麦田,即常年产量水平分别为10 500 kg hm、9 000 kg hm和7 500 kg hm,分别用S、H和M表示。主要研究结果如下:1不同产量水平麦田氮素转化能力的差异播前期、拔节期和开花期氨化作用强度均为M麦田显著高于其他麦田,S麦田最低,越冬和成熟期处理间无显著差异;硝化作用强度和反硝化作用强度与氨化作用强度表现一致。表明S麦田能降低氨化、硝化和反硝化作用强度,能保障植株的氮素供给和减少肥料氮的损失。越冬期、开花后20 d、30 d和成熟期20～100 cm土层硝态氮和铵态氮含量均为S麦田显著高于其他麦田,M麦田最低,拔节期40～100 cm土层为S麦田显著高于其他麦田,M麦田最低。表明S麦田保证了小麦植株对各生育时期土壤硝态氮和铵态氮的需求,确保对小麦植株养分的及时供应。氨挥发速率和nO气体排放通量在播前期、拔节期和开花期均为S麦田显著低于其他麦田,越冬和成熟期均无显著差异,S麦田减少了氨挥发,降低了nO气体排放。2不同产量水平麦田植株氮素积累能力的差异开花期和开花后20 d 0～100 cm土层根干重密度和0～40 cm土层根长密度均为S麦田显著高于其他麦田,M麦田最低;0～40 cm土层超氧化物歧化酶活性和可溶性蛋白含量均为S麦田最高,M麦田最低,丙二醛含量为M麦田最高。S麦田可以延缓根系衰老,促使小麦根系更好的吸收深层土壤中的养分和水分。小麦越冬期至成熟期植株氮素积累量均为S麦田显著高于其他麦田,M麦田最低;除拔节至开花期外其余生育阶段均为S麦田显著高于其他麦田,M麦田最低;小麦成熟期吸收肥料氮素和土壤氮素均表现为S麦田显著高于其他麦田;S麦田显著增加了小麦播种至拔节期和开花至成熟期的植株氮素积累量,提高了土壤氮素积累量所占比例,有利于籽粒氮素积累。3不同产量水平麦田植株氮素转运能力的差异开花后旗叶游离氨基酸和可溶性蛋白含量均为S麦田显著高于其他麦田,M麦田最低;小麦开花后营养器官氮素向籽粒中的转运量和开花后籽粒氮素积累量及对籽粒的贡献率均为S麦田显著高于其他麦田,M麦田最低;氮肥利用率和土壤残留率均为S麦田显著高于其他麦田,M麦田最低;氮肥损失率表现为M麦田显著高于其他麦田,S麦田最低。表明S麦田延缓了旗叶开花后叶片衰老,提高了花后氮素积累量,提高了氮肥利用率,减少氮肥损失率。籽粒氮素积累量和积累速率及籽粒氮素积累高峰持续时间同样表现为S麦田显著高于其他麦田,M麦田最低。表明S麦田在灌浆期能保持较高的籽粒氮素积累量和积累速率,延长籽粒氮素积累峰值持续时间,有利于增加籽粒积累量。4不同产量水平麦田籽粒产量及产量构成因素的差异与M麦田相比,H麦田通过提高单位面积穗数和穗粒数提高产量,单位面积穗数提高12.84%,穗粒数提高7.17%。与H麦田相比,S麦田通过提高单位面积穗数和千粒重获得高产,单位面积穗数提高12.67%,千粒重提高6.73%。综上所述,本试验通过土壤氮素转化和植株氮素积累与转运等指标探究了不同产量水平麦田籽粒产量和氮素利用率之间的差异。表明,随产量水平的提高,根系和旗叶衰老延缓,植株氮素积累能力提高,氮肥利用率提高,损失率降低。可见通过培肥地力,提高土壤生产力是实现高产高氮肥利用率的主要途径之一。

关键词：不同产量水平麦田土壤氮素转化氮素积累与转运 15N示踪技术

氮肥基追施比例对芝麻产量和氮素吸收、分配的影响

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植物营养与肥料学报 2019年第5期25卷 756-764页

作者：李丰高桐梅卫双玲曾艳娟吴寅田媛王东勇栾晓钢裴新涌河南省农业科学院芝麻研究中心河南郑州450002 河南省项城市农业局河南项城466200 河南省农业科学院农业经济与信息研究所河南郑州450002

【目的】研究实现芝麻高产、提高氮肥利用效率、减少氮肥残留的氮肥最佳基追比例。【方法】采用盆栽试验,供试芝麻品种为‘郑太芝1号’,设置4个氮肥基追比例处理,氮肥底施与初花期追施比例分别为1∶0(n1∶0)、2∶1(n2∶1)、1∶2(n1∶2)... 详细信息

【目的】研究实现芝麻高产、提高氮肥利用效率、减少氮肥残留的氮肥最佳基追比例。【方法】采用盆栽试验,供试芝麻品种为‘郑太芝1号’,设置4个氮肥基追比例处理,氮肥底施与初花期追施比例分别为1∶0(n1∶0)、2∶1(n2∶1)、1∶2(n1∶2)、0∶1(n0∶1)。利用15N示踪技术,每盆施含有15n标记的总氮0.9g,分析各处理芝麻产量及氮素的吸收、分配特征。【结果】不同处理相比,n2∶1处理单株产量最高,n1∶2处理次之,n2∶1与n1∶0、n0∶1处理差异达显著水平。在初花期,n2∶1处理,芝麻单株生物量和植株总吸氮量均最高,不施基肥的n0∶1处理最低;各处理植株对肥料氮的吸收表现为n1∶0>n2∶1>n1∶2,对土壤氮的吸收以n2∶1最高;肥料氮和土壤氮在各器官中的分配均为叶>茎>根。在成熟期,n2∶1处理的单株总生物量最大,单株籽粒吸氮量和总吸氮量也最高,n1∶0处理最低,两者差异达显著水平;植株对肥料氮和土壤氮的吸收比例为23.7%~29.1%和70.9%~76.3%;对肥料氮和土壤氮的吸收均为籽粒>叶片>茎>蒴皮>根,籽粒吸氮量明显高于其它器官,籽粒占总吸氮量的33.0%~44.3%。n2∶1处理氮肥利用率最高,为32.5%,n2∶1、n1∶2、n0∶1处理间差异不显著,但均与n1∶0(17.8%)差异达显著水平。不同处理芝麻收获后土壤15n回收率以n2∶1处理的最低(16.2%),n0∶1处理的最高(31.3%)。【结论】在本试验条件下,氮肥底施与初花期追施比例为2∶1时,芝麻产量和生物量以及氮肥利用率最高,氮肥土壤残留量最少,是最佳氮肥基追施比例。

关键词： 15N示踪技术芝麻氮肥产量氮素吸收